Учение о химических процессах. Проблемы и решения Методы управления химическим процессом

Учение о химических процессах - это такая область науки, в которой существует наиболее глубокое взаимопроникновение физики, химии и биологии. В основе этого учения находятся химическая термодинамика и кинетика, поэтому все это учение о химических процессах в равной степени относится как к химии, так и к физике. Основоположник этого учения лауреат Нобелевской премии Н.Н. Семенов говорил о том, что "химический процесс есть то основное явление, которое отличает химию от физики, делает первую более сложной наукой." И действительно, химические процессы являются как бы первой ступенькой при восхождении от таких относительно "простых" понятий как электрон, протон, атом к сложным, многоуровневым живым системам.

Существует большое количество решаемых проблем в связи с созданием учения о химических процессах. Но, пожалуй, одной из самых основных проблем являлась задача создания методов, позволяющих управлять химическими процессами.

Какими же методами пользуются химики для того, чтобы управлять химическим процессом? В самом общем виде все методы управления можно подразделить на две большие группы: термодинамические и кинетические. Первая группа - термодинамические методы- это методы, влияющие на смещение химического равновесия реакции; вторая группа - кинетические методы - это методы, влияющие на скорость протекания реакции.

В 1884 г. появляется книга выдающегося голландского химика Я. Вант - Гоффа, в которой он обосновал законы, устанавливающие зависимость направления химической реакции от изменения температуры и теплового эффекта реакции. В том же году французский химик А. Ле Шательесформулировал свой знаменитый принцип подвижного равновесия,вооружив химиков методами смещения равновесия в сторону образования продуктов реакции. Основными управляющими рычагами в данном случае выступали температура, давление и концентрация реагирующих веществ. Поэтому эти методы управления и получили свое название термодимические.

Любая химическая реакция обратима. Например, реакция типа:

АВ + CD <=> АС + BD

Обратимость реакций служит основанием равновесия между прямой и обратной реакциями. На практике равновесие смещается в ту или иную сторону.

Для того, чтобы реакция пошла в нужном нам направлении, необходимо либо увеличить концентрацию веществ, либо изменить температуру или давление.

Но термодинамические методы позволяли управлять только направлением реакций, а не их скоростями.

Управлением скоростью химических реакций в зависимости от различных факторов занимается специальная наука - химическая кинетика.На скорость химической реакции может влиять очень многое, даже стенки сосуда, в котором протекает реакция.